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Dipartimento di Meccanica e Aeronautica
Università di Roma “La Sapienza” Dipartimento di Meccanica e Aeronautica
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Presentazione Il Dipartimento di Meccanica e Aeronautica (DMA) fu istituito nel 1982, dalla fusione dell’Istituto di Macchine e di Tecnologie Meccaniche (fondato nel 1950), dell’Istituto di Aerodinamica (fondato nel 1929), dell’Istituto di Propulsione Spaziale (fondato nel 1950) e dell’Istituto di Meccanica Applicata (fondato nel 1965). Attualmente è collocato in quattro sedi situate presso l’edificio storico della Facoltà di Ingegneria a San Pietro in Vincoli. E’ composto da 55 docenti (tre dei quali afferenti alla Scuola di Ingegneria Aerospaziale) e 16 membri del personale tecnico-amministrativo e bibliotecario.
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Presentazione (2) Lo scopo istituzionale del DMA è di promuovere e coordinare le attività di ricerca nei settori della meccanica teorica e applicata, della fluidodinamica, della propulsione aerospaziale, delle misure meccaniche e termiche, del progetto tecnologico e nella gestione delle macchine e degli impianti industriali. I docenti del DMA svolgono principalmente la loro attività nei corsi di Laurea in Ingegneria Meccanica (sia per la sede di Roma che per quella di Latina), Aerospaziale, Energetica, Gestionale, Clinica ed in quello di Ingegneria Astronautica (Scuola di Ingegneria Aerospaziale).
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Presentazione (3) Il DMA è sede amministrativa dei Corsi di Dottorato in “Meccanica Teorica e Applicata” e in “Ingegneria della Produzione Industriale”, è sede consorziata del Corso di Dottorato in “Misure Meccaniche per l’Ingegneria” e partecipa alle attività dei Corsi di Dottorato in “Energetica” e in “Tecnologia Aeronautica e Spaziale”. Il DMA inoltre amministra le attività dei corsi di Master Universitario di 2° livello in "Sistemi di Trasporto Spaziale", “Ingegneria e Gestione della Qualità”, “Efficienza Energetica e Fonti Rinnovabili”, “Management dell’Energia e dell’Ambiente” e “Gestione dell’Aviazione Civile”.
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Attività di ricerca L’attività di ricerca del Dipartimento è suddivisa nelle seguenti aree scientifiche. Fluidodinamica Meccanica del volo Impianti Industriali e Operations Management Sistemi di Potenza e Macchine Termo-Idrauliche Meccanica Applicata Misure Meccaniche e Termiche Tecnologia Meccanica Costruzioni Meccaniche Propulsione Aerospaziale
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Fluidodinamica e Meccanica del volo
Chimica aero-termica per il rientro del flusso; dinamica dei sistemi biologici e molecolari; studio dei flussi non stazionari di tipo biomedico; aerotemodinamica e aeroacustica computazionale; Direct Numerical Simulation (DNS) e Large Eddy Simulation (LES) per la fluidodinamica della turbolenza in condotte e in canali; studio sperimentale e numerico sulla turbolenza nella combustione; esperimenti sui fluidi con uso di tecniche ottiche quali Laser Doppler Anemometry (LDA), Particle image Velocimetry (PIV), Laser Induced Fluoroscence (LIF); gasdinamica e termodinamica dei propellenti solidi dei razzi; tecniche di simulazione LES e DES per fluidi compressibili; idrodinamica navale; simulazione numerica della non stazionarietà delle interazioni delle onde d’urto agli strati limite; flussi di gas rarefatti in mezzi fibrosi e porosi; tecniche di shock-fitting per reticoli non strutturati nelle interazione delle onde d’urto; stazionarietà dei fluidi incompressibili; propulsione dei getti turbolenti: condizioni iniziali e dipendenza dal numero di Reynolds; vorticità di emissione e forze; turbolenza alle pareti; sviluppo e implementazione di leggi di controllo con tecniche di prototipazione rapida; guida e controllo di veicoli pilotati in remoto; tecniche di sistema per l’identificazione e la riconfigurazione in controllo retroattivo dei guasti; identificazione dei conflitti nella gestione del traffico aereo (Air Traffic Management ATM) e pianificazione delle traiettorie per l’elusione degli ostacoli e la risoluzione dei conflitti; simulazione in real-time e hardware-in-the-loop per la validazione del controllo di sistema e/o la valutazione delle qualità delle manovre.
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Impianti Industriali e Operations Management
Gestione delle aziende e delle organizzazioni (strategia di business; gestione e valutazione dell’innovazione; strutture organizzative e modelli di gestione industriali e sistemi di servizi; total quality management;gestione del rischio e benchmarking delle strategie: modelli e processi; sistemi di gestione per la qualità, l’ambiente, la sicurezza e la responsabilità delle aziende; gestione della conformità; knowledge management e sistemi informativi; valutazione economica, finanziaria e dei costi-benefici). Supply chain management (analisi di fattibilità e progettazione dei sistemi logistici-produttivi; strategia dell’integrazione tra client e fornitori; pianificazione integrata degli acquisti, della produzione, distribuzione vendita; analisi delle prestazioni della supply chain). Progettazione dei sistemi di produzione e operations managenent (analisi e previsione del mercato; definizione del prodotto misto e strategia della produzione; progettazione preliminare del prodotto e del processo, scelta make or buy; allocazione ed equilibrio delle risorse e sistemi di produzione; localizzazione e configurazione del layout degli impianti e delle risorse; pianificazione e scheduling della produzione; gestione dei materiali e del magazzino; manutenzione, sicurezza e affidabilità considerati con l’approccio del Total Productive Maintenance; produzione snella, sei sigma e just in time; analisi della redditività, delle prestazioni e dell’impatto strategico con riferimento a schemi finanziari nazionali e internazionali).
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Sistemi di Potenza e Macchine Termo-Idrauliche
Metodo avanzato variazionale a sotto-griglia per flussi compressibili e incompressibili; applicazione dell’intelligenza artificiale alla progettazione dei sistemi termici; convertitori catalitici per automobili; sistemi CHP; combustione e trasmissione di calore: turbine a gas, combustori e bruciatori a biomasse, efficienza energetica; ottimizzazione e simulazione dei sistemi di potenza energetica; salvaguardia dell’ambiente; analisi dei componenti e sistemi energetici; metodologie Lattice-Boltzmann per la simulazione di flussi complessi nei distributori delle turbine, condotti di efflusso e negli stadi delle palettature; progettazione delle prestazioni di turbomacchine in cascata, con particolare riguardo agli effetti di formazione di ghiaccio e corrosione; modellizzazione analitica e CFD con campagne sperimentali; pompe, compressori e giranti, progettazione innovativa e analisi CFD; sistemi di energie rinnovabili; teoria e progetto di turbomacchine. Meccanica Applicata Vibroacustica; metodi energetici nelle vibrazioni; dinamica delle strutture incerte; controllo vibro-acustico basato su metodi piezo; identificazioni di danni ad affreschi; micro robot con cedevolezza autoadattante in chirurgia; modellizzazione dell’usura degli utensili da taglio e caratterizzazione tribologica delle superfici; apparecchiatura innovativa per il controllo delle vibrazioni e delle onde acustiche; dinamica di materiali nanostrutturati; problemi inversi in dinamica strutturale.
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Misure Meccaniche e Termiche
Sistemi inerziali innovative per la misura della posa e della posizione di corpi rigidi; piattaforma mobile innovativa per la posturografia dinamica; prove e sviluppo dei sistemi per la produzione e l’utilizzazione dell’idrogeno sia per uso fisso che per uso automobilistico; caratterizzazione biomeccanica in vitro dei parametri funzionale delle fibre muscolari e delle caratteristiche viscoelastiche dei tessuti viventi; apparecchiature ad ultrasuoni per diagnosi e terapia; caratterizzazione delle proprietà meccaniche dell’osso trasecolare; acustica, rumore e misura delle vibrazioni in ambito ambientale, della salute, e della sicurezza con particolare riguardo agli ambienti ospedalieri; misura delle vibrazioni del braccio e della mano; misura delle vibrazioni dell’intero corpo; Functional Reach come indice della stabilità posturale; misura e acquisizione per lungo tempo della postura seduta finalizzata alla riabilitazione di soggetti costretti su sedia a rotelle.
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Costruzioni Meccaniche
Tecnologia Meccanica Finitura e superfinitura di parti meccaniche; burattatura; prototipazione rapida; lavorazione laser; granulazione; lavorazione di materiali compositi. Costruzioni Meccaniche CAE e analisi strutturale tramite FEM; analisi strutturali applicate al restauro del patrimonio culturale; ottimizzazione della progettazione; caratterizzazione delle schiume metalliche finalizzate all’assorbimento di energia; meccanica sperimentale; tecniche di analisi dell’immagine per lo studio della forma e delle deformazioni; comportamento meccanico delle rotaie (analisi sperimentale e numerica).
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Propulsione Aerospaziale
Modelli di simulazione per ugelli di flusso; modelli di simulazione per sistemi di raffreddamento dei razzi; modelli di simulazione per i fenomeni di ablazione nelle protezioni termiche dei razzi; simulazione numerica della balistica interna dei motori solidi dei razzi; tecniche di ottimizzazione per applicazioni aerospaziali; simulazioni neurali applicate a motori aeronautici; cinetica chimica finalizzata allo studio dell’ignizione, fiamme premiscelate e a fenomeni di diffusione della fiamma; sistemi stocastici non lineari; tecniche numeriche per la soluzione sistemi di equazioni a derivate parziali (PDE) di tipo stiff: applicazioni a sistemi di reazione/diffusione e reazione/diffusione/convezione di fiamme laminari non stazionarie; Large Eddy Simulation applicata alla combustione supersonica e alla camera di combustione Trapped Vortex; modellizzazione di interazione turbolenza/combustione/radiazione; modellizzazione e test sperimentali su propulsori Magneto Plasma Dynamic (MPD); combustione e chimica cinetica; flussi turbolenti compressibili; problemi di manutenzione nei motori aeronautici; stato reattore a combustione supersonica e propulsione nucleare; ipersonica.
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Attività sperimentali
Laboratori di Fluidodinamica e Meccanica del Volo Galleria del vento subsonica (raggio: 90cm, velocità massima dell’aria: 50 m/s); apparecchiatura a getto pulsante per il test di flussi pulsati; galleria a gas rarefatto per micro apparecchiature; laboratorio per la prototipazione rapida per i sistemi di controllo del volo e simulazione hardware-in-the-loop in ambiente dSPACE; UAVs completamente strumentati per test GN&C e validazione di modelli in scala ridotta; attrezzatura PIV con relativo software (2D e 3D); apparecchiatura con anemometri a filo caldo (1D e 2D); bilance dinamometriche (da 3 a 6 componenti); simulazione di movimento di modelli di autoveicoli con movimento del suolo; sistemi di misurazione della pressione e della velocità del flusso; sistema interferometrico per la misura di campi di temperatura; attrezzatura per la visualizzazione del flusso (generatore di bolle di elio e fumo). Laboratorio di Propulsione per propulsori MPD
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Laboratorio di macchine e turbomacchine
Tavola ad acqua per la valutazione dell’efflusso con profili alari di turbine; cella motori (motori a combustione interna ed esterna); macchine a fluido: banco prova per ventilatori assiali, sistemi micro CHP; elettrolizzatori a idrogeno, banco di test per celle solari e celle a combustibile; banco di prova microturbine; apparecchiature dimostrative per refrigeratori pulse-tube; banco prova per macchine criogeniche. Laboratorio di Progettazione di Macchine e Meccanica Applicata Macchina a trazione servo-idraulica MTS (trazione massima 250 kN); macchina di prova multi assiale (100 kN a trazione, 1000 Nm in torsione); sistemi di immagine digitali per l’analisi della forma e delle deformazioni (possibilità di acquisizione e post processing); vibrometro laser scanner (POLYTECH); sistemi di misura per forze e accelerazioni (B&K e Dytran); compact RIO Real Time controller e sistemi di acquisizione digitali (National Instruments).
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Laboratorio di Misure Meccaniche e Ingegneria Clinica
Sistema di analisi del passo a 8 videocamere (VICON MX), robot per la riabilitazione del braccio (IMT2) sistema telemetrico EMG (AURION), banco strumentato per test e misura delle prestazioni di prototipi di celle a combustibile dotato di motore elettrico e dissipatore, banco di prova per la caratterizzazione funzionale delle fibre muscolari e dei tessuti biologici viscoelastici; apparecchiatura di test per micro tensioni su campioni biologici, He-Ne laser e ottiche per interferometria, banco di prova per sonde a ultrasuoni, Sound Level Meter SVANTEK 945A, Human Vibration Meter SVANTEK 948, sensore flessibile per mappe di pressione, apparecchiatura potenziometrica per le acquisizioni dello spostamento del busto, oscilloscopi, multimetri da banco e generatori di forme d’onda arbitrarie. Laboratorio di lavorazione dei metalli e processi produttivi Tornio di ricerca (10 kW con alimentazione e velocità di taglio controllate e strumentata con celle di carico dinamiche); trapano di ricerca (1 kW con alimentazione e velocità di taglio controllate e strumentata con celle di carico dinamiche); buratto sperimentale con sistema di acquisizione di immagine; buratto industriale; fresatrice a Controllo Numerico Computerizzato (CNC).
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